Analizador de Vibraciones

Nuevas Tecnologías para Analizar Vibraciones

Mantenimiento Preventivo Hecho Fácil

Predecir es Mejor que Reparar 

 

Colector de datos para Vibraciones basado en DSP (PDF)

 

Los motores eléctricos impulsan una gran variedad de máquinas. Ventiladores, compresores, bombas, ascensores, etc. Todas máquinas que, por su propio funcionamiento, sufren un desgaste. Periódicamente hay que limpiarlas, lubricarlas con aceite o grasa, hacerles ajustes o reparaciones. Y casi siempre, estas operaciones de mantenimiento implican parar la máquina y sacarla de servicio. Cuando se trata de máquinas que forman parte de grandes líneas de producción, que trabajan las veinticuatro horas, todos los días, sin interrupción, una parada para mantenimiento puede costar mucho dinero y no es una decisión fácil de tomar. Se atrasa la producción, se acumulan materias primas que pueden ser perecederas, etc.

 

En los últimos diez años, los avances en la tecnología electrónica y de computadoras han permitido el desarrollo de una nueva especialidad que reúne disciplinas de la ingeniería mecánica, electrónica y de computación, llamada “Mantenimiento Predictivo Industrial”. Su objetivo es intentar predecir la fallas de las máquinas, antes de que ocurran, y con tanta anticipación como sea posible. Su idea central es que toda máquina, a medida que sus partes van sufriendo un desgaste, emite una cantidad de vibraciones y ruidos característicos. Cuando el desgaste aumenta, estas vibraciones también aumentan, pudiendo llegar a ser tan intensas que provocan la rotura de la máquina. Si se registran estas vibraciones cuando la máquina está en buenas condiciones y se controlan periódicamente, es posible seguir el proceso de desgaste. Luego, un especialista puede estimar las características del desgaste, las posibles fallas y cuánto tiempo falta hasta que la máquina se rompa. Esta estimación se usa para decidir el mejor momento para detener el funcionamiento de la misma y hacer el mantenimiento que corresponda.

 

A fines de 1997, una empresa argentina que se dedica a este tema se acercó a la Universidad Tecnológica Nacional con la idea de desarrollar una nueva herramienta para la medición, registro, análisis y control de vibraciones. Un grupo de jóvenes investigadores, pertenecientes al Grupo de Inteligencia Artificial, respondió al desafío de proponer una solución de alta tecnología que pudiera ser desarrollada dentro de los plazos y costos requeridos y que fuese al mismo tiempo económica y fácil de producir en pequeña escala.

 

Los equipos de medición empleados por esta empresa presentaban una serie de deficiencias que debían ser resueltas: estaban basados en computadoras PC portátiles muy costosas, frágiles y cuyas baterías duraban muy poco tiempo. Además eran complicados de usar y resultaban muy lentos para realizar todos los cálculos matemáticos que se necesitan para el análisis de las vibraciones.

 

El grupo de trabajo integrado por Javier Roitman y Rodrigo Alcoberro, bajo la dirección del Ing. Claudio Verrastro, propuso un diseño basado en un “Procesador de Señales Digitales”: un poderoso “chip” de computadora especializado en realizar la clase de cálculos requeridos, con       la máxima velocidad y al mismo tiempo capaz de ejecutar un gran número de otras funciones. El diseño se completó con una memoria de gran capacidad, a modo de disco rígido, respaldada por una pila de litio propia, y una pantalla gráfica de cristal líquido (LCD) para poder presentar los resultados de cada medición. Un pequeño teclado de cuatro teclas permite acceder con suma facilidad, a través de un sistema de menúes, a todas las funciones del equipo. Estas teclas están duplicadas a derecha e izquierda para permitir la operación con una sola mano tanto a diestros como a zurdos. Todas las operaciones del equipo son gobernadas por un sofisticado programa que opera en tiempo real, es decir, realiza los cálculos al mismo tiempo que está registrando la señal de vibración. De esta forma se logró una elevada velocidad de operación.

 

Por otro lado, como el “Colector de Datos para Vibraciones” (tal es la denominación del equipo) es totalmente electrónico, sin disco rígido ni otras partes móviles, resultó sumamente confiable y robusto, haciéndolo apto para su uso en los agresivos ambientes industriales. Además, la avanzada tecnología de sus componentes le permitió funcionar con un consumo muy reducido de energía, haciendo que la batería alcance para más de un día de trabajo. Finalmente, se consiguió un diseño económico, tanto por sus componentes de bajo costo como por la simplicidad de su fabricación basada en subconjuntos estándar. Cabe destacar que toda la ingeniería fue completada dentro del cronograma pactado con la empresa.

 

Teniendo en cuenta la importancia de los logros alcanzados, se decidió publicar un trabajo científico sobre este proyecto, resaltando sus características singulares. Este trabajo fue presentado en septiembre de 1999 en la “VIII Reunión de trabajo en Procesamiento de la Información y Control (RPIC)” realizada en Mar del Plata, con asistencia de notables figuras internacionales de la ingeniería, cosechando excelentes comentarios por su tecnología.

 

Pero la oportunidad dorada se presentó a principios de 2000, cuando el grupo recibió el llamado para la “International Conference on Signal Processing Applications and Technology (ICSPAT-2000)”, a realizarse en octubre de 2000 en Dallas, Texas, E.E.U.U. Esta conferencia anual es la reunión más importante a nivel mundial sobre el tema de aplicaciones y tecnologías en procesamiento de señales digitales. Luego de evaluar las características de trabajos presentados en años anteriores, se decidió preparar un nuevo trabajo, ahora en inglés, incluyendo las mejoras que se habían realizado al equipo, y enviar un resumen para su evaluación por el jurado de la conferencia. La expectativas no eran muchas, ya que la mayoría de los trabajos allí presentados son realizados por grandes y renombradas universidades norteamericanas, con apoyo económico de agencias del gobierno y de grandes empresas multinacionales. El nuestro, en cambio, estaba hecho con muy bajo presupuesto y prácticamente carente de cualquier soporte oficial.

 

Por ello, la sorpresa fue mayúscula cuando el trabajo resultó aceptado. Ahora había que conseguir los recursos para que alguien pudiese viajar a Dallas. Se requirieron largos meses de negociaciones con las autoridades de la Universidad y con los organizadores del evento pero finalmente se obtuvo la financiación. La organización del congreso otorgó una beca para pagar la inscripción de uno de los autores. Por su parte, la UTN, Regional Buenos Aires, otorgó otra beca para cubrir los pasajes aéreos y el alojamiento. Así se logró el objetivo de asegurar que un miembro del grupo, Javier Roitman, estuviese en Dallas presentando este nuevo trabajo.

 

No está de más el destacar la importancia de este logro tanto para el Grupo de Inteligencia Artificial, como para la Universidad Tecnológica Nacional Regional Buenos Aires, quienes, con gran esfuerzo consiguen mostrar una producción científica y tecnológica de alto nivel internacional trabajando con recursos y medios sumamente limitados.